[发明专利]一种基于NB-IOT的堆砌物称重与温湿度监控地垫及监控方法

说明书

一种基于NB‑IOT无线物联网通讯技术的堆砌物的监控地垫，包括地垫、拼接单元与地垫主机，所述拼接单元包括压力转换模块、温度采样模块、湿度采样模块、数据传输模块，所述地垫主机包括供电模块、电源管理模块、CPU计算模块和NB‑IOT通讯模块；所述压力转换模块为若干分布式薄膜式压力传感器，压力传感器输出接滤波与放大电路，用于将电信号经放大及滤波处理后传输至CPU计算模块；压力传感器也用于感应放置于电子秤的重物，将重力转换为电压模拟信号；所述温度采样模块，内设温度敏感芯片或传感器，采集原始数据，并传输到CPU计算模块；MCU接收温度采集芯片传输的原始数据，传输到NB‑IOT通讯模块，用于采集堆砌物的实时温度，可根据实际需求设置温度采样模块个数。

技术领域

本发明涉及物料管理技术领域，具体为一种基于NB-IOT物联网技术+压力传感器技术以及温湿度传感器技术的智能物料监控管理技术。

背景技术

新型IoT连接都是工业物联网(IIoT)解决方案，需要低功耗广域网(LPWA)技术为低带宽解决方案提供高效连接、无处不在的覆盖和具有竞争性的服务付费模式。工业物联网应用可能还需要在远程环境实现无缝覆盖，在这样的环境中始终保持连接会耗电，并缩短解决方案的寿命，同样的解决方案如果在现场则可运行十年或更长时间。窄带物联网(NB-IoT)技术是一个有前景的解决方案。

窄带物联网(NB-IoT)是2016年由3GPP标准化的一项新无线技术。它作为LPWA技术迅速崛起，支持大量新型工业物联网IIoT设备，包括智能停车场、公用设施、可穿戴设备和工业解决方案。这是由于它能够有效连接大型设备群，每个NB-IoT网络蜂窝基站可支持多达5万个设备，同时很大限度地降低了功耗，并覆盖了传统蜂窝技术无法到达的区域。

NB-IoT大大提高了网络效率，能够仅使用一部分可用频谱就能支持大量新连接。NB-IoT的高网络效率还很大限度降低了功耗，使电池的使用寿命可以超过10年。此外，NB-IoT可深入地下并渗透入封闭空间，提供20+dB的室内覆盖。

NB-IoT底层技术没有传统蜂窝模块复杂，简化了OEM的设计、开发和部署。同时，它提供了与LTE移动网络相同的可靠且真实的安全和隐私功能，包括对用户身份机密性、实体身份验证、数据完整性和移动设备识别的支持。

NB-IoT在物联网应用中的优势显著，为传统蜂窝网技术及蓝牙、Wi-Fi等短距离传输技术所无法比拟。首先其覆盖更广，在同样的频段下，NB-IOT比现有网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍。

其次是对海量连接的支撑能力，NB-IOT一个扇区能够支持10万个连接。目前全球有约500万个物理站点，假设全部部署NB-IOT、每个站点三个扇区，那么可以接入的物联网终端数将高达4500亿个。

同时NB-IOT的功耗更低，仅为2G的1/10，终端模块的待机时间可长达10年。在成本上也将更低，模块成本有望降至5美元之内。未来随着市场发展带来的规模效应和技术演进，功耗和成本还有望进一步降低。

此外，在支持大数据方面，NB-IoT连接所收集的数据可以直接上传云端，而蓝牙、Wi-Fi等技术则没有这样的便利。

在工厂、工地等场所存在着多种多样的堆砌物，所述的堆砌物如：玉石、煤堆、废料、垃圾等不规则形状与大小的物料。对于管理者来说，这些堆砌物也需要掌控。

而经过调查，堆砌物管理(尤其是涉及到散料的物流、运输、计量、库存管理等)主要存在以下难点：

1.堆砌物占地面积较大，随着物品的堆叠，占地面积也随之增加；

2.一般情况下管理者对进出物料有登记与记录，但对于现存的物料总库没有监控与进出料数量一致性的验证；

3.堆砌物的场所一般恶劣，且在户外难以供电，有些堆砌物如：煤等为避免火灾监测设备不易通电；